「核－マントルの相互作用と共進化」の推進と支援

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 核－マントルの相互作用と共進化～統合的地球深部科学の創成～
• 研究課題/領域番号: 15H05826
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 土屋 卓久 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70403863)
• 研究分担者: 芳野 極 岡山大学, 惑星物質研究所, 教授 (30423338) ; 鈴木 昭夫 東北大学, 理学研究科, 准教授 (20281975) ; 入舩 徹男 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (80193704) ; 鈴木 勝彦 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), センター長 (70251329) ; M Satish‐Kumar 新潟大学, 自然科学系, 教授 (50313929) ; 田中 聡 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), グループリーダー (60281961) ; 田中 宏幸 東京大学, 地震研究所, 教授 (20503858) ; 鍵 裕之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70233666)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 核－マントル相互作用 / 核－マントル共進化 / 高圧地球科学 / グローバル地震学 / 地球化学

研究実績の概要

計画研究ごとの総括、複数計画研究の共同研究から得られた成果とりまとめ、全体の考察を通して、領域全体の研究成果取りまとめを前年度に引き続き進めた。具体的には、マントル深部及び核の熱特性、始原物質の貯蔵機構、熱源元素総量などを軸として個々の成果について集約し、領域全体としての活動を総括し成果取りまとめを進めた。また、日本地球惑星科学連合年会及びアジア・オセアニア地球科学会において領域セッションを開催し、本領域の研究成果や進捗状況を世界の研究者や社会にむけて発信するとともに、本領域の活動により得られた新たな知見を集約した英文書籍の編集執筆作業を進め、出版に向け最終段階となった（英文書籍については米
国地球物理学連合からの出版を予定している）。
これらの活動を通して、最終的に主に「核－マントルの相互作用と共進化」について着目した、統合的地球深部科学の新たな学理の確立を進めた。その他、社会・国民に向けた研究成果情報の発信も精力的に実施した。具体的には、ホームページを活用した領域の活動の紹介や、メディアへの研究成果の発信やを行った。このように、本研究プロジェクトの成果を一般のレベルから専門家のレベルまで国内外を問わず幅広い対象に向けて発信した。
新型コロナウイルス感染症蔓延のため2年延期となっていた最終成果発表会をオンライン方式にて実施した。この最終成果発表会は2日間にわたって行われ、領域内外から約80名の参加者があった。領域での研究を総括する発表のみならず、研究期間終了後の新たな展開などについても発表が行われ、活発な議論が行われた。
令和3年度は米国イェール大をはじめとして10カ国計30機関との間で国際共同研究を実施した。また計18件（内国際共著論文19件）の論文を出版した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Yale University/Gemological institute of America/Lawrence Livermore National Laboratory(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Yale University/Gemological institute of America/Lawrence Livermore National Laboratory
  • 他の機関数: 4
• [国際共同研究] Sorbonne Universite/European Synchrotron Radiation Facility/Universite Claude Bernard Lyon(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Sorbonne Universite/European Synchrotron Radiation Facility/Universite Claude Bernard Lyon
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] Max-Planck Institut fur Chemie/European X-Ray Free Electron Laser/Friedrich-Schiller- Universitat Jena(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max-Planck Institut fur Chemie/European X-Ray Free Electron Laser/Friedrich-Schiller- Universitat Jena
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] Sichuan University/Academy of Engineering Physics/Jiangsu Normal University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Sichuan University/Academy of Engineering Physics/Jiangsu Normal University
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Mahidol University(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: Mahidol University
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Ab Initio Molecular-Dynamics Study of Structural and Bonding Properties of Liquid Fe-Light-Element-O Systems Under High Pressure (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohmura Satoshi、Shimojo Fuyuki、Tsuchiya Taku
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.3389/feart.2022.873088
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Viscosity of bridgmanite determined by in situ stress and strain measurements in uniaxial deformation experiments (2022)
  • 著者名/発表者名: Noriyoshi Tsujino, Daisuke Yamazaki, Yu Nishihara, Takashi Yoshino, Yuji Higo, Yoshinori Tange
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 ページ: abm1821
  • DOI: 10.1126/sciadv.abm1821
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Partial dehydration of brucite and its implications for water distribution in the subducting oceanic slab (2022)
  • 著者名/発表者名: Xinzhuan Guo, Takashi Yoshino, Sibo Chen, Xiang Wu, Junfeng Zhang
  • 雑誌名: Geoscience Frontiers 巻: 13 ページ: 101342
  • DOI: 10.1016/j.gsf.2021.101342
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oxidation Extent of the Upper Mantle by Subducted Slab and Possible Oxygen Budget in Deep Earth Inferred From Redox Kinetics of Olivine (2022)
  • 著者名/発表者名: Chengcheng Zhao, Takashi Yoshino, Baohua Zhang
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 127 ページ: e2021JB022977
  • DOI: 10.1029/2021jb022977
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exploration of the best reference material on anelastic measurement by cyclic loading under high pressure (2022)
  • 著者名/発表者名: Chao Liu, Takashi Yoshino, Daisuke Yamazaki, Noriyoshi Tsujino, Hitoshi Gomi, Moe Sakurai, Youyue Zhang, Ran Wang, Longli Guan, Kayan Lau, Yoshinori Tange, Yuji Higo
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 42 ページ: 14-28
  • DOI: 10.1080/08957959.2021.2013834
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Improvement of nano-polycrystalline diamond anvil cells with Zr-based bulk metallica glass cylinder for higher pressures: application to Laue-TOF diffractometer (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, K., Komatsu, K., Ohhara, T., Munakata, K., Irifune, T., Shinmei, T., Sugiyama, K., Kawamata, T. and Kagi, H.
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 42 ページ: 121-135
  • DOI: 10.1080/08957959.2022.2045982
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helium and Argon Partitioning Between Liquid Iron and Silicate Melt at High Pressure (2021)
  • 著者名/発表者名: Xiong Zhihua、Tsuchiya Taku、Van Orman James A.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2020GL090769
  • DOI: 10.1029/2020GL090769
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Incorporation mechanism of Fe and Al into bridgmanite in a subducting mid-ocean ridge basalt and its crystal chemistry (2021)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Nakatsuka, Hiroshi Fukui, Seiji Kamada, Naohisa Hirao, Makio Ohkawa, Kazumasa Sugiyama, Takashi Yoshino
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 13834
  • DOI: 10.1080/08957959.2021.20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermal equation of state of F-bearing superhydrous phase B (Mg10Si3O14(OH,F)4): Implications for the transportation of fluorine and water into the lower mantle (2021)
  • 著者名/発表者名: Xiang Li, Yungui Liu, Ran Wang, Takashi Yoshino, Jingui Xu, Dongzhou Zhang, Tobias Gr_tzner, Junfeng Zhang, Xiang Wu
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 323 ページ: 106824
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2021.106824
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electrical Resistivity of Cu and Au at High Pressure above 5 GPa: Implications for the Constant Electrical Resistivity Theory along the Melting Curve of the Simple Metals (2021)
  • 著者名/発表者名: IC Ezenwa, T. Yoshino
  • 雑誌名: Materials 巻: 14 ページ: 5476
  • DOI: 10.3390/ma14195476
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electrical conductivity of diaspore, δ-AlOOH and ε-FeOOH (2021)
  • 著者名/発表者名: Ran Wang, Takashi Yoshino
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 106 ページ: 774-781
  • DOI: 10.2138/am-2021-7605
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen diffusion mechanism in the mantle deduced from H-D interdiffusion in wadsleyite (2021)
  • 著者名/発表者名: Wei Sun, Takashi Yoshino, Naoya Sakamoto, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 561 ページ: 116815
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2021.116815
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electrical conductivity of melts: Implications for conductivity anomalies in the Earth's mantle (2021)
  • 著者名/発表者名: Bao-Hua Zhang, Xuan Guo, Takashi Yoshino, Qun-Ke Xia
  • 雑誌名: National Science Review 巻: 8 ページ: nwab064
  • DOI: 10.1093/nsr/nwab064
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Grain size dependent high-pressure elastic properties of ultrafine micro/nanocrystalline grossular (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang, J.S., Irifune, T., Hao, M., Zhang, D., Hu, Y., Tkachev, S., Dera, P., Chen, J., Jiang, Y.B., Bearley, A.J., Bass, J.D. and Prakapenka, V.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 22481
  • DOI: 10.1038/s41598-021-01960-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis of transparent polycrystalline jadeite under high pressure and temperature (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsu, K., Irifune, T., , Ohfuji, H. and Yamada, A.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Science 巻: 116 ページ: 203-210
  • DOI: 10.2465/jmps.210319
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elongation of Fe-Fe atomic pairs in the Invar alloy Fe65Ni35 (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishimatsu, N., Iwasaki, S., Kousa, M., Kato, S., Nakajima, N., Kitamura, N., Kawamura, N., Mizumaki, M., Kakizawa, S., Nomura, R., Irifune, T. and Sumiya, H.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 103 ページ: L220102
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.103.L220102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relations of the Al2O3-SiO2 system at 13-21 GPa and 2300-2800 K and a new high-pressure Al2Si2O7 phase (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhou, Y., Irifune, T. and Kuribayashi, T.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 48 ページ: 26
  • DOI: 10.1007/s00269-021-01149-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 超高圧合成法によるナノ多結晶ダイヤモンドの合成と応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 入舩徹男
  • 雑誌名: 岩石鉱物科学 巻: 50 ページ: 43-52
  • DOI: 10.2465/gkk.21020
  • 査読あり
• [学会発表] Ab initio computation on the element distribution between liquid metal and molten silicate (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya
  • 学会等名: ACHPR-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] H/D partitioning between forsterite, wadsleyite and ringwoodite : ab initio free energy calculation (2021)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高圧環境下における液体鉄混合系の物性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大村 訓史, 土屋 卓久
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 招待講演
• [学会発表] Viscous strength of hcp iron at conditions of Earth’s inner core (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Ritterbex and T. Tsuchiya
  • 学会等名: EGU General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] First-principles study of the mechanical behavior of (Mg,Fe)O tilt grain boundaries in planetary mantles (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Ritterbex and T. Tsuchiya
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of the core-mantle interaction on the distribution of sulfur in the Earth's deep interior (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya and K. Ito
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 高圧高温下におけるその場X線観察と超音波干渉法を組み合わせた弾性波速度測定に関するボンド補正の再評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 野田 昌道, 井上 徹, 土屋 卓久, 肥後 祐司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [学会発表] Hf and W partitioning between liquid metal and liquid silicate and resultant core-mantle interaction signature on the 182W isotope of the afar plume (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, A. Takamasa, T. Tsuchiya, Y, Fukami, Y. Orihashi and R. Shinjo
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Hf and W fractionation between liquid metal and liquid silicate and resultant core-mantle interaction signature on the 182W isotope of the ethiopian basalts (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, A. Takamasa, T. Tsuchiya, Y, Fukami, Y. Orihashi and R. Shinjo,
  • 学会等名: Goldschmidt Virtual 2021
  • 国際学会
• [学会発表] H/D partitioning between forsterite, wadsleyite and ringwoodite : ab initio free energy calculation (2021)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 学会等名: AOGS2021
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of the core-mantle interaction on the distribution of sulfur in the Earth's deep interior (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya and K. Ito
  • 学会等名: AOGS2021
  • 国際学会
• [学会発表] Viscosity of HCP iron and its implications for the dynamics of Earth’s inner core (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Ritterbex and T. Tsuchiya
  • 学会等名: AOGS2021
  • 国際学会
• [学会発表] SiO2における Li2ZrF6型構造の熱力学的安定性と結晶化学的特徴 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中川 采音, 土屋 卓久
  • 学会等名: 第62回高圧討論会
• [学会発表] 地球深部の硫黄分布に対する核マントル相互作用の影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 慧, 土屋 卓久
  • 学会等名: 第62回高圧討論会
• [学会発表] 高温高圧下における水の金属－ケイ酸塩間分配反応 (2021)
  • 著者名/発表者名: 土屋 卓久, 大場 篤郎
  • 学会等名: 第62回高圧討論会
• [学会発表] First-principles calculations of the Hf-W partitioning between molten iron and silicate melt and its implications for 182W isotopes in Ethiopian basalts (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, A. Takamasa, T. Tsuchiya, Y. Fukami, Y. Orihashi and R. Shinjo
  • 学会等名: AGU2021
  • 国際学会
• [学会発表] Al,Na ドープ黒リンの高圧合成と物性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 友村 和也, 野口 直樹, 藤井 優輝, 斉藤 隆宏, 芳野 極, 劉 超, 岡村 英一
  • 学会等名: 第62回高圧討論会
• [学会発表] 熱電効果による沈み込んだスラブの自己的酸化還元 (2021)
  • 著者名/発表者名: 芳野極, Wang Ran
  • 学会等名: 第62回高圧討論会
• [学会発表] The effect of water on energy dispersion of olivine and its implications for the origin of the sharp contrast of seismic observation at the lithosphere-asthenosphere boundary (2021)
  • 著者名/発表者名: Chao Liu, Takashi Yoshino
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Simultaneous measurements of thermal conductivity and thermal diffusivity of bridgmanite and post-spinel: implications of mantle dynamics and evolution (2021)
  • 著者名/発表者名: 張 友悦, 芳野 極, 大迫 正弘
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Self-redox of subducted slab by Seebeck effect (2021)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yoshino, Ran Wang
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Redox kinetics of the subducted slabs indicated by Seebeck coefficient measurements (2021)
  • 著者名/発表者名: Ran Wang, Takashi Yoshino
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Wetting property of Fe-S melt in solid iron: Implication to core crystallization in planetesimals (2021)
  • 著者名/発表者名: 弓取 大輔, 寺崎 英紀, 芳野 極, 浦川 啓
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Possibility of percolation of Fe-S melts in asteroidsPossibility of percolation of Fe-S melts in asteroids (2021)
  • 著者名/発表者名: 三浦 巧, 寺崎 英紀, 近藤 忠, 大高 理, 芳野 極
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Applications of nano-polycrystalline diamond to ultrahigh-pressure technology:Some recent advances (2021)
  • 著者名/発表者名: Irifune, T.
  • 学会等名: 10th Asian Conference on High Pressure Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 核－マントルの相互作用と共進化
  • URL: http://core-mantle.jp/
• [学会・シンポジウム開催] FY2022 Annual General Meeting（令和3年度研究集会） (2021)